JP2016096187A - Actuator - Google Patents

Actuator Download PDF

Info

Publication number
JP2016096187A
JP2016096187A JP2014229926A JP2014229926A JP2016096187A JP 2016096187 A JP2016096187 A JP 2016096187A JP 2014229926 A JP2014229926 A JP 2014229926A JP 2014229926 A JP2014229926 A JP 2014229926A JP 2016096187 A JP2016096187 A JP 2016096187A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
actuator
diaphragm
piezoelectric element
cantilever
lower electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014229926A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6488657B2 (en
Inventor
佐藤　正章
Masaaki Sato
正章 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2014229926A priority Critical patent/JP6488657B2/en
Publication of JP2016096187A publication Critical patent/JP2016096187A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6488657B2 publication Critical patent/JP6488657B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator for reducing a stress at the fixed part of cantilever to a substrate to suppress film peeling at the fixed part.SOLUTION: In an actuator including: a piezoelectric vibration body 6 including an upper electrode 4 and a lower electrode 2 formed with a piezoelectric element 3 interposed; and a diaphragm 1 which vibrates by the piezoelectric vibration body 6, the diaphragm 1 is formed such that the thickness of the diaphragm 1 changes stepwise at a predetermined boundary in a longitudinal direction of the diaphragm 1, and the upper electrode 4 and the lower electrode 2 have an overlap area OA which overlaps in a thickness direction of the diaphragm 1. The overlap area OA is formed at a position away from the boundary in the longitudinal direction of the diaphragm 1.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本発明は、片持ち梁（カンチレバー）構造のアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator having a cantilever structure.

電気回路要素と微細な機械要素とを併せ持つＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の微細加工技術を用いて、例えばシリコンなどの基板上に圧電素子を含むカンチレバーが固定されて形成される片持ち梁構造のアクチュエータ（変位素子）が既に知られている。   A cantilever structure in which a cantilever including a piezoelectric element is fixed on a substrate such as silicon using a micro-electromechanical system (MEMS) microfabrication technology that combines an electric circuit element and a fine mechanical element. The actuator (displacement element) is already known.

例えば、特許文献１には、カンチレバーの固定部において、カンチレバーの長さ方向に対して基板を突出あるいは後退させたカンチレバー型アクチュエータが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a cantilever actuator in which a substrate is protruded or retracted with respect to a length direction of the cantilever in a fixing portion of the cantilever.

しかしながら、上述した引用文献１のアクチュエータでは、カンチレバーの基板への固定部においては、圧電素子の変位による応力により圧電素子自身や、圧電素子を挟持する電極膜、保護膜の各界面において膜剥離が発生するという問題があった。   However, in the actuator of the above-mentioned Cited Document 1, in the fixing portion of the cantilever to the substrate, film peeling occurs at each interface of the piezoelectric element itself, the electrode film sandwiching the piezoelectric element, and the protective film due to the stress due to the displacement of the piezoelectric element. There was a problem that occurred.

本発明の目的は上記の問題点を解決し、カンチレバーの基板への固定部における応力を低減させることにより、該固定部での膜剥離を抑制できるアクチュエータを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an actuator that can suppress film peeling at the fixing portion by reducing the stress at the fixing portion of the cantilever to the substrate.

本発明の一態様に係るアクチュエータは、
圧電素子を挟持するように形成される上部電極及び下部電極を含む圧電振動体と、上記圧電振動体により振動する振動板とを備えたアクチュエータであって、
上記振動板の長手方向で所定の境界において上記振動板の厚さが段差状に変化するように上記振動板が形成され、
上記上部電極及び上記下部電極は上記振動板の厚み方向で重なる重複領域を有し、
上記重複領域は、上記振動板の長手方向において上記境界から外れた位置に形成されることを特徴とする。 The actuator according to one aspect of the present invention is
An actuator comprising a piezoelectric vibration member including an upper electrode and a lower electrode formed so as to sandwich a piezoelectric element, and a vibration plate that vibrates by the piezoelectric vibration member,
The diaphragm is formed so that the thickness of the diaphragm changes in a step shape at a predetermined boundary in the longitudinal direction of the diaphragm,
The upper electrode and the lower electrode have overlapping regions that overlap in the thickness direction of the diaphragm,
The overlapping region is formed at a position deviating from the boundary in the longitudinal direction of the diaphragm.

本発明によれば、各層の密着界面における応力を低減させることが可能となるので、密着界面からの各層の膜剥離を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the stress at the adhesion interface of each layer, so that film peeling of each layer from the adhesion interface can be suppressed.

本発明の実施形態に係るアクチュエータの上面図である。It is a top view of the actuator which concerns on embodiment of this invention. 図１ＡのＡ−Ａ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an actuator when it cuts along the A-A 'line of FIG. 1A. 図１Ａのアクチュエータの製造方法の第１の工程を図示する上面図である。FIG. 1B is a top view illustrating a first step in the method for manufacturing the actuator of FIG. 1A. 図２ＡのＢ−Ｂ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an actuator when it cuts along the B-B 'line of FIG. 2A. 図１Ａのアクチュエータの製造方法の第２の工程を図示する上面図である。FIG. 1B is a top view illustrating a second step in the method for manufacturing the actuator of FIG. 1A. 図３ＡのＣ−Ｃ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an actuator when it cuts along the C-C 'line of FIG. 3A. 図１Ａのアクチュエータの製造方法の第３の工程を図示する上面図である。FIG. 3 is a top view illustrating a third step in the method for manufacturing the actuator of FIG. 1A. 図４ＡのＤ−Ｄ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。FIG. 4B is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along the line D-D ′ in FIG. 4A. 図１Ａのアクチュエータの製造方法の第４の工程を図示する上面図である。FIG. 3A is a top view illustrating a fourth step in the method for manufacturing the actuator in FIG. 1A. 図５ＡのＥ−Ｅ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an actuator when it cuts along the E-E 'line of FIG. 5A. 本発明の実施形態の変形例１に係るアクチュエータの上面図である。It is a top view of the actuator which concerns on the modification 1 of embodiment of this invention. 図６ＡのＦ−Ｆ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along the line F-F ′ of FIG. 6A. 本発明の実施形態の変形例２に係るアクチュエータの上面図である。It is a top view of an actuator concerning modification 2 of an embodiment of the present invention. 図７ＡのＧ−Ｇ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an actuator when it cuts along the G-G 'line | wire of FIG. 7A. 本発明の実施形態の変形例３に係るアクチュエータの上面図である。It is a top view of the actuator which concerns on the modification 3 of embodiment of this invention. 図８ＡのＨ−Ｈ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an actuator when it cuts along the H-H 'line | wire of FIG. 8A.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.

実施形態．
図１Ａは、本発明の実施形態に係るアクチュエータの上面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、アクチュエータは、圧電振動体６と、圧電振動体６により振動する振動板であるシリコン基板１とを備えて構成される。また、圧電振動体６は、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電素子３と、例えば白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムなどの金属で形成される上部電極４及び下部電極２と、例えば酸化膜などの保護膜（パッシベーション膜）５とを備えて構成される。ここで、圧電振動体６を構成する各層は矩形形状である。 Embodiment.
FIG. 1A is a top view of an actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along the line AA ′ of FIG. 1A. 1A and 1B, the actuator includes a piezoelectric vibrating body 6 and a silicon substrate 1 that is a vibrating plate that vibrates by the piezoelectric vibrating body 6. The piezoelectric vibrator 6 includes, for example, a piezoelectric element 3 such as lead zirconate titanate (PZT), an upper electrode 4 and a lower electrode 2 formed of a metal such as platinum, rhodium, ruthenium, and iridium. And a protective film (passivation film) 5 such as a film. Here, each layer constituting the piezoelectric vibrating body 6 has a rectangular shape.

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、上部電極４と下部電極２との間に形成され、上部電極４と下部電極２との間に所定の電圧を印加することにより、圧電素子３が長さ方向に伸縮し、後述するカンチレバー部１０に屈曲変位を発生させる。また、シリコン基板１は、カンチレバー固定端Ｂを境界としてシリコン基板１の長手方向においてシリコン基板１の厚さが段差状に変化するように形成される。ここで、下部電極２及び圧電素子３はカンチレバー固定端Ｂに跨がって形成され、上部電極４はカンチレバー固定端Ｂを跨がって形成されない。すなわち、上部電極４及び下部電極２がシリコン基板１の厚み方向で重なる重複領域ＯＡが、シリコン基板１の長手方向において上記境界から外れた位置に形成される。   1A and 1B, the piezoelectric element 3 is formed between the upper electrode 4 and the lower electrode 2, and the piezoelectric element 3 expands and contracts in the length direction by applying a predetermined voltage between the upper electrode 4 and the lower electrode 2. Then, bending displacement is generated in the cantilever part 10 described later. The silicon substrate 1 is formed such that the thickness of the silicon substrate 1 changes in a stepped manner in the longitudinal direction of the silicon substrate 1 with the cantilever fixed end B as a boundary. Here, the lower electrode 2 and the piezoelectric element 3 are formed across the cantilever fixed end B, and the upper electrode 4 is not formed across the cantilever fixed end B. That is, an overlapping region OA where the upper electrode 4 and the lower electrode 2 overlap in the thickness direction of the silicon substrate 1 is formed at a position deviated from the boundary in the longitudinal direction of the silicon substrate 1.

上述したように、図１Ａ及び図１Ｂのアクチュエータは、第１の膜厚部１ａからなる固定部２０と、第１の膜厚部１ａよりも小さい膜厚を有する第２の膜厚部１ｂからなるカンチレバー部１０とから構成される。すなわち、シリコン基板１の長手方向において、上記境界の一方の側に位置する固定部２０と、上記境界の他方の側に位置するカンチレバー部１０とを有し、重複領域ＯＡは、カンチレバー部１０に位置する。この構成とすることにより、カンチレバー固定端Ｂには、カンチレバー部１０での圧電素子３の変位による応力のみ発生する。従って、カンチレバー固定端Ｂに跨がって形成される下部電極２、圧電素子３、上部電極４、及び保護膜５の各層の密着界面に過度の応力は発生しないので、密着界面からの各層の膜剥離を抑制することが可能となる。   As described above, the actuator shown in FIGS. 1A and 1B includes the fixed portion 20 including the first film thickness portion 1a and the second film thickness portion 1b having a smaller film thickness than the first film thickness portion 1a. And a cantilever portion 10. That is, in the longitudinal direction of the silicon substrate 1, the fixing portion 20 is located on one side of the boundary and the cantilever portion 10 is located on the other side of the boundary, and the overlapping region OA is formed in the cantilever portion 10. To position. With this configuration, only the stress due to the displacement of the piezoelectric element 3 at the cantilever portion 10 is generated at the cantilever fixed end B. Accordingly, excessive stress is not generated at the adhesion interface of each layer of the lower electrode 2, the piezoelectric element 3, the upper electrode 4, and the protective film 5 formed across the cantilever fixed end B. It becomes possible to suppress film peeling.

図２Ａ〜図５Ａは、図１Ａのアクチュエータの製造方法の工程を図示する上面図であり、図２Ｂ〜図５Ｂは、図２Ａ〜図５ＡのＢ−Ｂ’，Ｃ−Ｃ’，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ’線に沿ってそれぞれ切断したときのアクチュエータの縦断面図である。次に、これらの図面を用いて、図１Ａのアクチュエータの製造方法について以下に説明する。   2A to 5A are top views illustrating steps of the manufacturing method of the actuator of FIG. 1A, and FIGS. 2B to 5B are BB ′, CC ′, and DD of FIGS. 2A to 5A. , EE ′ is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along each line. Next, the manufacturing method of the actuator of FIG. 1A will be described below with reference to these drawings.

図２Ａ及び図２Ｂでは、シリコン基板１上にスパッタ法や真空蒸着法などを用いて、例えば白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムなどの金属を堆積する。次に、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチング法などを用いてパターニングしてシリコン基板１上に下部電極２を形成する。   2A and 2B, a metal such as platinum, rhodium, ruthenium, and iridium is deposited on the silicon substrate 1 using a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. Next, the lower electrode 2 is formed on the silicon substrate 1 by patterning using a photolithography process and a dry etching method.

図３Ａ及び図３Ｂでは、例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法などを用いて、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などを堆積する。次に、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチング法などを用いてパターニングして下部電極２上に圧電素子３を形成する。   In FIGS. 3A and 3B, for example, lead zirconate titanate (PZT) is deposited using, for example, sputtering, ion plating, air sol, sol-gel, or the like. Next, the piezoelectric element 3 is formed on the lower electrode 2 by patterning using a photolithography process and a dry etching method.

図４Ａ及び図４Ｂでは、スパッタ法や真空蒸着法などを用いて、例えば白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムなどの金属を堆積し、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチング法などを用いてパターニングして圧電素子３上に上部電極４を形成する。ここで、上部電極４は、後述する薄膜化されたシリコン基板１上に形成されるようにパターニングされ、上部電極４と下部電極２とがシリコン基板１の厚み方向に重複する重複領域ＯＡが形成される。   4A and 4B, a piezoelectric element 3 is formed by depositing a metal such as platinum, rhodium, ruthenium, or iridium using a sputtering method or a vacuum evaporation method, and patterning the metal using a photolithography process, a dry etching method, or the like. An upper electrode 4 is formed thereon. Here, the upper electrode 4 is patterned so as to be formed on a thinned silicon substrate 1 to be described later, thereby forming an overlapping region OA in which the upper electrode 4 and the lower electrode 2 overlap in the thickness direction of the silicon substrate 1. Is done.

図５Ａ及び図５Ｂでは、例えばＬＰＣＶＤ法などを用いて、例えば酸化膜などの保護膜（パッシベーション膜）５を堆積する。次に、ウェットエッチング技術もしくはＩＣＰドライエッチング技術等のシリコン深堀り技術を用いて、シリコン基板１を裏面側から部分的に（選択的に）エッチングする。すなわち、カンチレバー固定端Ｂを境界としてシリコン基板１の長手方向においてシリコン基板１の厚さが段差状に変化するようにシリコン基板１を薄膜化する。従って、シリコン基板１は、第１の膜厚部１ａと、第１の膜厚部１ａよりも小さい膜厚を有する第２の膜厚部１ｂとを有する。また、アクチュエータは、第１の膜厚部１ａからなる固定部２０と、第２の膜厚部１ｂからなるカンチレバー部１０とを備える。   5A and 5B, a protective film (passivation film) 5 such as an oxide film is deposited using, for example, LPCVD. Next, the silicon substrate 1 is partially (selectively) etched from the back side using a silicon deepening technique such as a wet etching technique or an ICP dry etching technique. That is, the silicon substrate 1 is thinned so that the thickness of the silicon substrate 1 changes stepwise in the longitudinal direction of the silicon substrate 1 with the cantilever fixed end B as a boundary. Accordingly, the silicon substrate 1 has the first film thickness portion 1a and the second film thickness portion 1b having a film thickness smaller than that of the first film thickness portion 1a. Further, the actuator includes a fixed portion 20 made of the first film thickness portion 1a and a cantilever portion 10 made of the second film thickness portion 1b.

以上の実施形態に係るアクチュエータによれば、カンチレバー固定端Ｂ上に上部電極４が形成されないので、上部電極４と下部電極２との間に電圧を印加しても、カンチレバー部１０のみに圧電素子３の逆圧電効果による収縮が発生する。従って、カンチレバー固定端Ｂに跨がって形成される下部電極２、圧電素子３、及び保護膜５の各層の密着界面において過度の応力が発生しないので、密着界面からの各層の膜剥離を抑制することが可能となる。   According to the actuator according to the above embodiment, since the upper electrode 4 is not formed on the cantilever fixed end B, even if a voltage is applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 2, only the cantilever portion 10 has a piezoelectric element. 3 contraction due to the inverse piezoelectric effect occurs. Accordingly, excessive stress is not generated at the adhesion interface of each layer of the lower electrode 2, the piezoelectric element 3, and the protective film 5 formed across the cantilever fixed end B, so that delamination of each layer from the adhesion interface is suppressed. It becomes possible to do.

変形例１．
図６Ａは、本発明の実施形態の変形例１に係るアクチュエータの上面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＦ−Ｆ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。図６Ａ及び図６Ｂのアクチュエータは、図１Ａ及び図１Ｂのアクチェータに比較すると、以下の点が相違する。すなわち、図１Ａ及び図１Ｂでは、下部電極２及び圧電素子３はカンチレバー固定端Ｂに跨がって形成され、上部電極４はカンチレバー固定端Ｂに跨がって形成されない。これに対して、本変形例では、上部電極４及び圧電素子３はカンチレバー固定端Ｂに跨がって形成され、下部電極２はカンチレバー固定端Ｂに跨がって形成されないことを特徴とする。本発明の実施形態の変形例１に係るアクチェータは、上述した実施形態に係るアクチェータと同様の動作を行い、同様の作用効果を得ることができる。 Modification 1
6A is a top view of an actuator according to Modification 1 of the embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along the line FF ′ of FIG. 6A. The actuator shown in FIGS. 6A and 6B is different from the actuator shown in FIGS. 1A and 1B in the following points. 1A and 1B, the lower electrode 2 and the piezoelectric element 3 are formed over the cantilever fixed end B, and the upper electrode 4 is not formed over the cantilever fixed end B. On the other hand, in this modification, the upper electrode 4 and the piezoelectric element 3 are formed over the cantilever fixed end B, and the lower electrode 2 is not formed over the cantilever fixed end B. . The actuator according to the first modification of the embodiment of the present invention performs the same operation as that of the actuator according to the above-described embodiment, and can obtain the same effects.

変形例２．
図７Ａは、本発明の実施形態の変形例２に係るアクチュエータの上面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＧ−Ｇ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。図７Ａ及び図７Ｂのアクチュエータは、図１Ａ及び図１Ｂのアクチェータに比較すると、圧電素子３の両端が直線形状で形成される代わりに、圧電素子３の一端がラダー形状で形成されることを特徴とする。図７Ａ及び図７Ｂでは、圧電素子３の固定部２０側の一端がラダー形状である。本発明の実施形態の変形例２に係るアクチェータは、上述した実施形態に係るアクチェータと同様の動作を行い、同様の作用効果を得ることができる。さらに、上述した実施形態に係るアクチェータに比較すると、下部電極２、圧電素子３、及び保護膜５の各層の密着界面における応力をさらに低減させることができるので、密着界面からの各層の膜剥離をさらに抑制することが可能となる。 Modification 2
7A is a top view of an actuator according to Modification 2 of the embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along the line GG ′ of FIG. 7A. 7A and 7B is characterized in that, compared with the actuator of FIGS. 1A and 1B, both ends of the piezoelectric element 3 are formed in a ladder shape instead of being formed in a linear shape at both ends. And 7A and 7B, one end of the piezoelectric element 3 on the fixed portion 20 side has a ladder shape. The actuator according to the second modification of the embodiment of the present invention can perform the same operation as the actuator according to the above-described embodiment, and can obtain the same effects. Furthermore, compared with the actuator according to the above-described embodiment, the stress at the adhesion interface of each layer of the lower electrode 2, the piezoelectric element 3, and the protective film 5 can be further reduced. Further suppression is possible.

変形例３．
図８Ａは、本発明の実施形態の変形例２に係るアクチュエータの上面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＨ−Ｈ’線に沿って切断したときのアクチュエータの縦断面図である。図８Ａ及び図８Ｂのアクチュエータは、図１Ａ及び図１Ｂのアクチェータに比較すると、直線形状の圧電素子３の代わりに、固定部２０側の一部に開口部７が設けられた圧電素子３を備えたことを特徴とする。本発明の実施形態の変形例３に係るアクチェータは、上述した実施形態に係るアクチェータと同様の動作を行い、同様の作用効果を得ることができる。さらに、上述した実施形態に係るアクチェータに比較すると、下部電極２、圧電素子３、及び保護膜５の各層の密着界面における応力をさらに低減させることができるので、密着界面からの各層の膜剥離をさらに抑制することが可能となる。 Modification 3
FIG. 8A is a top view of an actuator according to Modification 2 of the embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a longitudinal sectional view of the actuator when cut along the line HH ′ of FIG. 8A. The actuator shown in FIGS. 8A and 8B includes a piezoelectric element 3 in which an opening 7 is provided in a part on the fixed portion 20 side instead of the linear piezoelectric element 3 as compared with the actuator shown in FIGS. 1A and 1B. It is characterized by that. The actuator according to the third modification of the embodiment of the present invention can perform the same operation as the actuator according to the above-described embodiment, and can obtain the same effects. Furthermore, compared with the actuator according to the above-described embodiment, the stress at the adhesion interface of each layer of the lower electrode 2, the piezoelectric element 3, and the protective film 5 can be further reduced. Further suppression is possible.

なお、上述した変形例において、圧電素子３のみをパターニングすることにより、各層の密着界面における応力を緩和したが、本発明はこれに限定されない。例えば、圧電素子３を挟持するように形成される下部電極２及び上部電極４をパターニングすることにより、各層の密着界面における応力を緩和してもよい。この場合においても、上述した変形例と同様の効果を得ることができる。   In the modification described above, only the piezoelectric element 3 is patterned to relieve stress at the adhesion interface of each layer, but the present invention is not limited to this. For example, the stress at the adhesion interface of each layer may be relieved by patterning the lower electrode 2 and the upper electrode 4 formed so as to sandwich the piezoelectric element 3. Even in this case, the same effect as the above-described modification can be obtained.

実施形態のまとめ
第１の態様に係るアクチュエータは、
圧電素子を挟持するように形成される上部電極及び下部電極を含む圧電振動体と、上記圧電振動体により振動する振動板とを備えたアクチュエータであって、
上記振動板の長手方向で所定の境界において上記振動板の厚さが段差状に変化するように上記振動板が形成され、
上記上部電極及び上記下部電極は上記振動板の厚み方向で重なる重複領域を有し、
上記重複領域は、上記振動板の長手方向において上記境界から外れた位置に形成されることを特徴とする。 Summary of Embodiment The actuator according to the first aspect is:
An actuator comprising a piezoelectric vibration member including an upper electrode and a lower electrode formed so as to sandwich a piezoelectric element, and a vibration plate that vibrates by the piezoelectric vibration member,
The diaphragm is formed so that the thickness of the diaphragm changes in a step shape at a predetermined boundary in the longitudinal direction of the diaphragm,
The upper electrode and the lower electrode have overlapping regions that overlap in the thickness direction of the diaphragm,
The overlapping region is formed at a position deviating from the boundary in the longitudinal direction of the diaphragm.

第２の態様に係るアクチュエータは、第１の態様に係るアクチュエータにおいて、
上記振動板は、第１の膜厚部と、上記第１の膜厚部よりも小さい膜厚を有する第２の膜厚部とを有し、
上記重複領域は、上記第２の膜厚部に形成されることを特徴とする。 The actuator according to the second aspect is the actuator according to the first aspect,
The diaphragm has a first film thickness part and a second film thickness part having a film thickness smaller than the first film thickness part,
The overlapping region is formed in the second film thickness portion.

第３の態様に係るアクチュエータは、第１または第２の態様に係るアクチュエータにおいて、
上記長手方向において、上記境界の一方に位置する固定部と、上記境界の他方に位置するカンチレバー部とを有し、
上記重複領域は、上記カンチレバー部に位置することを特徴とする。 The actuator according to the third aspect is the actuator according to the first or second aspect,
In the longitudinal direction, it has a fixed part located on one of the boundaries, and a cantilever part located on the other of the boundaries,
The overlapping region is located in the cantilever part.

第４の態様に係るアクチュエータは、第１〜第３のうちのいずれか１つに記載の態様に係るアクチュエータにおいて、
上記圧電素子の一端は、矩形形状であることを特徴とする。 The actuator according to the fourth aspect is the actuator according to any one of the first to third aspects,
One end of the piezoelectric element has a rectangular shape.

第５の態様に係るアクチュエータは、第１〜第３のうちのいずれか１つに記載の態様に係るアクチュエータにおいて、
上記圧電素子の一端はラダー形状であることを特徴とする。 The actuator according to the fifth aspect is the actuator according to any one of the first to third aspects,
One end of the piezoelectric element has a ladder shape.

１…シリコン基板、
２…下部電極、
３…圧電素子、
４…上部電極、
５…保護層、
６…圧電振動体、
７…開口部、
１０…カンチレバー部、
２０…固定部。 1 ... silicon substrate,
2 ... lower electrode,
3 ... piezoelectric element,
4 ... Upper electrode,
5 ... protective layer,
6 ... piezoelectric vibrator,
7 ... opening,
10 ... cantilever part,
20: Fixed part.

特開平６−２７３１６０号公報JP-A-6-273160

Claims (5)

圧電素子を挟持するように形成される上部電極及び下部電極を含む圧電振動体と、上記圧電振動体により振動する振動板とを備えたアクチュエータであって、
上記振動板の長手方向で所定の境界において上記振動板の厚さが段差状に変化するように上記振動板が形成され、
上記上部電極及び上記下部電極は上記振動板の厚み方向で重なる重複領域を有し、
上記重複領域は、上記振動板の長手方向において上記境界から外れた位置に形成されることを特徴とするアクチュエータ。 An actuator comprising a piezoelectric vibration member including an upper electrode and a lower electrode formed so as to sandwich a piezoelectric element, and a vibration plate that vibrates by the piezoelectric vibration member,
The diaphragm is formed so that the thickness of the diaphragm changes in a step shape at a predetermined boundary in the longitudinal direction of the diaphragm,
The upper electrode and the lower electrode have overlapping regions that overlap in the thickness direction of the diaphragm,
The actuator is characterized in that the overlapping region is formed at a position deviating from the boundary in the longitudinal direction of the diaphragm. 上記振動板は、第１の膜厚部と、上記第１の膜厚部よりも小さい膜厚を有する第２の膜厚部とを有し、
上記重複領域は、上記第２の膜厚部に形成されることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。 The diaphragm has a first film thickness part and a second film thickness part having a film thickness smaller than the first film thickness part,
The actuator according to claim 1, wherein the overlapping region is formed in the second film thickness portion. 上記長手方向において、上記境界の一方の側に位置する固定部と、上記境界の他方の側に位置するカンチレバー部とを有し、
上記重複領域は、上記カンチレバー部に位置することを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータ。 In the longitudinal direction, it has a fixed part located on one side of the boundary, and a cantilever part located on the other side of the boundary,
The actuator according to claim 1, wherein the overlapping region is located in the cantilever portion. 上記圧電素子の一端は矩形形状であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のアクチェータ。   The actuator according to claim 1, wherein one end of the piezoelectric element has a rectangular shape. 上記圧電素子の一端はラダー形状であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のアクチェータ。   The actuator according to claim 1, wherein one end of the piezoelectric element has a ladder shape.
JP2014229926A 2014-11-12 2014-11-12 Actuator Expired - Fee Related JP6488657B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014229926A JP6488657B2 (en) 2014-11-12 2014-11-12 Actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014229926A JP6488657B2 (en) 2014-11-12 2014-11-12 Actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016096187A true JP2016096187A (en) 2016-05-26
JP6488657B2 JP6488657B2 (en) 2019-03-27

Family

ID=56071409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014229926A Expired - Fee Related JP6488657B2 (en) 2014-11-12 2014-11-12 Actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6488657B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018120078A (en) * 2017-01-25 2018-08-02 株式会社ジャパンディスプレイ Display
US10958194B2 (en) 2017-03-31 2021-03-23 Seiko Epson Corporation Piezoelectric drive device, piezoelectric motor, robot, electronic component transport apparatus, and printer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006174688A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Korea Electronics Telecommun Mems actuator
JP2008227211A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Seiko Epson Corp Piezoelectric device manufacturing method and piezoelectric device
JP2011018026A (en) * 2009-06-09 2011-01-27 Ricoh Co Ltd Optical deflector, optical scanner, image forming device, and image projector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006174688A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Korea Electronics Telecommun Mems actuator
JP2008227211A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Seiko Epson Corp Piezoelectric device manufacturing method and piezoelectric device
JP2011018026A (en) * 2009-06-09 2011-01-27 Ricoh Co Ltd Optical deflector, optical scanner, image forming device, and image projector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018120078A (en) * 2017-01-25 2018-08-02 株式会社ジャパンディスプレイ Display
JP7043171B2 (en) 2017-01-25 2022-03-29 株式会社ジャパンディスプレイ Display device
US10958194B2 (en) 2017-03-31 2021-03-23 Seiko Epson Corporation Piezoelectric drive device, piezoelectric motor, robot, electronic component transport apparatus, and printer

Also Published As

Publication number Publication date
JP6488657B2 (en) 2019-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110051985A1 (en) Piezoelectric micro speaker having piston diaphragm and method of manufacturing the same
US20110181150A1 (en) Piezoelectric aln rf mem switches monolithically integrated with aln contour-mode resonators
JP6488657B2 (en) Actuator
US11762192B2 (en) Optical scanning device and method of manufacturing the same
JP5316203B2 (en) Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof
JP5627279B2 (en) Vibration power generation device and manufacturing method thereof
JP2017229194A (en) MEMS device, piezoelectric actuator, and ultrasonic motor
US9331668B2 (en) Vibrator with a beam-shaped portion above a recess in a substrate, and oscillator using same
US8816452B2 (en) Electric device and method of manufacturing the same
JP6442919B2 (en) Optical scanning device
JP2011091318A (en) Power generation device
JP2009252516A (en) Mems switch
JP7036604B2 (en) Laminated Piezoelectric Ceramic Parts and Piezoelectric Devices
WO2013106791A1 (en) Piezoelectric based mems structure
JP6729015B2 (en) Piezoelectric element
JP6187405B2 (en) Optical deflector
JP5598578B2 (en) Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof
JP6451115B2 (en) Optical scanning device
JP6668836B2 (en) Piezo actuator
US11716907B2 (en) Electromechanical microsystem comprising an active element having a structured core layer
WO2020026611A1 (en) Piezoelectric device
JP6818299B2 (en) Fine elements and their manufacturing methods
JP5713133B1 (en) Piezoelectric actuator
JP2009252378A (en) Mems switch
WO2020136983A1 (en) Piezoelectric transducer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171026

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180918

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190211

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6488657

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees